JPH02102316A - 多気筒エンジンの排気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、多気筒エンジンの排気装置に関し、特に、排
気順序が連続する少なくとも二つの気筒の排気通路を集
合して成る、多気筒エンジンの排気装置に関する。

（従来技術） 燃焼ガスの高圧を利用して排気すべく、一般に、エンジ
ンの排気弁は、燃焼行程においてピストンが下死点に達
する前に開弁するように制御されている。従って、多気
筒エンジンにおいては、排気順序が連続する二つの気筒
の排気行程は相互にオーバーラツプし、その結果、排気
弁の開弁により、高圧の排気ガスが一気に噴出し、排気
開始直後に生じた大きな圧力波（正圧）が、その気筒の
排気通路を伝播し、排気通路の合流点を経由して、先に
排気が開始され、排気行程がオーバーラツプする気筒の
排気通路を逆流し、気筒にまで達してその気筒の排気と
干渉を生じ、排気順序が先の気筒の排気を妨げるという
問題があった。

かかる、多気筒エンジンにおける、排気順序が連続する
気筒同士の排気の干渉を防止すべく案出されたものとし
て、排気通路を、排気順序が連続しない気筒同士から成
る気筒グループに接続される二つの集合排気通路に分け
、その各々の集合排気通路を下流域で合流させることに
より、排気順序が連続する二つの気筒において、後に排
気が開始される気筒の排気による圧力波が、先に排気が
開始される気筒の排気終了前に、先に排気が開始される
気筒に達しないようにした、いわゆるデュアルタイプの
排気装置が知られており、その−例として、例えば実開
昭６２−１２４２１６号公報には、■型内燃機関の各バ
ンクに排気マニホルドを接続し、該一対の排気マニホル
ドを集合部で合流させた、■型内燃機関のデュアルタイ
プ排気装置が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） かかるデュアルタイプの排気装置は、排気順序が連続す
る気筒同士の排気の干渉を防止するものであるが、過給
を行うエンジンの場合には、排気干渉を防止できない場
合があるという問題があった。すなわち、過給器を備え
、或いは慣性過給、共鳴過給等により、過給を行うエン
ジンにあっては、過給加圧吸気によって、排気の掃気効
果を高めるべく、排気行程を吸気行程にオーバーラツプ
させること、すなわち排気行程においてピストンが上死
点を通過した後に排気弁を閉じることが、一般に行われ
ている。従って、過給を行うエンジンでは、一般に、燃
焼行程においてピストンが下死点に達する前に排気弁が
開き、且つ、その後の排気行程においてピストンが上死
点を通過した後に排気弁が閉じることになり、このため
、排気順序が連続する二つの気筒の排気行程は、長時間
にわたってオーバーラツプすることになる。

このように過給をおこなうエンジンでは、連続する排気
行程のオーバーラツプ時間が長いため、従来のデュアル
タイプの排気装置では、後に排気が開始される気筒の排
気によって発生した圧力波が、先に排気が開始される気
筒の排気行程が終了する前に、該先に排気が開始される
気筒に達し、該気筒の排気と干渉を生じて該気筒の排気
を妨げ、このために、排気順序が連続する二つの気筒の
排気行程のオーバーラツプ時間を長くしたことによる掃
気効果の向上が、充分に得られない場合を生ずるという
、問題があった。

（発明の目的） 本発明は、上述のごとき問題の解決を図ったものであり
、掃気効果の向上を図るために、排気順序が連続する二
つの気筒の、排気行程のオーバーラツプ時間を長くした
、エンジンの排気装置において、掃気効果の向上を充分
に達成することができる、エンジンの排気装置を提供す
ることを目的とする。

（発明の構成） 本発明のかかる目的は、排気順序が連続する少なくとも
二つの気筒の排気通路を集合して成るエンジンの排気装
置において、排気通路集合部までの排気通路の長さｌを
、排気順序が連続する二つの気筒のうち、後に排気が開
始される気筒の排気開始から、先に排気が開始される気
筒の排気終了までの、排気行程のオーバーラツプ時間が
、２β／ａ（ａは音速）未満となるように設定すること
により達成される。

本発明によれば、排気順序が連続する二つの気筒におい
て、後に排気が開始される気筒の排気開始直後に発生し
た圧力波が、その気筒の排気通路を伝播し、排気通路の
集合点を経由して、先に排気が開始され排気行程がオー
バーラツプする気筒の排気通路を逆流し、気筒に達する
前に、先に排気が開始される気筒の排気行程は終了して
いるので、排気順序が連続する二つの気筒の排気行程の
オーバーラツプ時間を大きくして、掃気効果の向上を図
ったエンジンにおいて、排気順序が連続する二つの気筒
間の排気の干渉が回避される。

（実施例） 以下、添付図面に基づいて、本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の実施例に係る排気装置を備えた、直
列４気筒エンジンの構成を示す概略平面図である。

第１図において、■は第１〜第４の四つの気筒２ａ〜２
ｄを有する直列４気筒エンジンであって、これら４気筒
２ａ〜２ｄの点火順序は、第１気筒２ａ１第３気筒２ｃ
、第４気筒２ｄ、第２気筒２ｂ順序に設定されている。

上記各気筒２ａ〜２ｄは、それぞれ吸気ポート３ａ〜３
ｄを備え、該吸気ボー）３ａ〜３ｄは、独立吸気通路４
ａ〜４ｄを介して集合吸気通路５に接続さている。そし
て、集合吸気通路５の上流部は、過給器Δに接続され、
該過給器Ａにより加圧された吸気が、各吸気ポートに供
給されるように構成されている。

また、前記各気筒２ａ〜２ｄは、それぞれ排気ポー）６
ａ〜６ｄを備え、該排気ポー）６ａ〜６ｄは、排気行程
が連続しない第１気筒と第４気筒の排気ポー）６ａ、６
ｄが集合排気通路７１　　に、又第２気筒と第３気筒の
排気ポート６ｂ、６ｃが集合排気通路７２　に、それぞ
れ接続されている。

集合排気通路７１　　は、排気ポー）６ａ、６ｄからそ
れぞれ延びる独立排気通路８ａ、８ｄと、これろ独立排
気通路の下流端が接続する連通路９、とから構成されて
おり、一方集合排気通路７２　は、排気ポート６ｂ１６
ｃからそれぞれ延びる独立排気通路８ｂ、８ｃと、これ
ら独立排気通路の下流端が接続する連通路９２　とから
構成されている。

また、上記連通路９１９２　は、その下流端が排気管１
０に接続されている。そして、上記集合排気通路７０．
７２　と排気管１０とによって、本実施例にかかる排気
装置１１が構成されている。

ところで、前記直列４気筒エンジン１にあっては、燃焼
ガスの高圧と過給加圧吸気とを利用して、排気の掃気効
率を向上すべく、燃焼行程においてピストンが下死点に
達する前に排気を開始し、且つ排気行程においてピスト
ンが上死点を通過した後に排気を終了するように、各気
筒２ａ〜２ｄの排気弁が開閉制御されている。すなわち
、排気順序が連続する第１気筒２ａと第３気筒２Ｃの、
排気行程の相関関係を示す第２図から分かるように、エ
ンジン１にあっては、排気順序が連続する二つの気筒、
すなわち２ａと２ｃ、２ｃと２ｄ１２ｄと２ｂ、２ｂと
２ａの排気行程が、それぞれ長時間にわたってオーバー
ラツプするように、各気筒の排気弁が開閉制御されてい
る。

かかる、排気順序が連続する二つの気筒の、長時間にわ
たる排気行程のオーバーラツプによって生ずる排気干渉
を防止するために、本実施例にかかる排気装置１１では
、以下の対策が講じられている。すなわち、集合排気通
路７．７□の長さｌ（何れかの独立排気通路の長さと、
該独立排気通路が接続する連通路の長さの和）は、以下
の式を満足するように、設定されている。

θＥＯ＋ｅＥＣＸ　　　６０　　　　＜　　　　　　２
Ａ３６０　　　　　Ｎ　　　　　ａ 但し、θＥｏ；排気が開始される時点とピストンが下死
点に達する時点との間のク ランク角（ｄｅｇ）。（第２図参 照）。

ｅＥｃ：ピストンが上死点に達する時点と排気が終了す
る時点との間のクラ ンク角（ｄｅｇ）。（第２図参照）。

ａ：音速（ｍ／５ｅｃ）。

β：集合排気通路の長さ（ｍ）。

Ｎ：所定エンジン回転数（ｒｐｍ）。

すなわち、本実施例に係る排気装置１１にあっては、エ
ンジン回転数Ｎ以上のエンジン運転領域において、排気
順序が連続する二つの気筒、２ａと２ｃ、２ｃと２ｄ１
２ｄと２ｂ、２ｂと２ａのうちの、後に排気が開始され
る気筒、２Ｃ１２ｄ１２ｂ、２ａの、排気開始直後に発
生した大きな圧力波（正圧）が、その気筒に接続する集
合排気通路７１　又は７２を伝播し、集合排気通路７．
と７２　の合流点を経由して、先に排気が開始される気
筒、２ａ１２Ｃ１２ｄ１２ｂに接続する集合排気通路７
゜又は７、を逆流し、先に排気が開始される気筒２ａ１
２Ｃ１２ｄ１２ｂの排気弁に到達するのに要する時間が
、固気筒２ａと２ｃ、２ｃと２ｄ、２ｄと２ｂ、２ｂと
２ａの排気行程のオーバーラツプ時間よりも長くなるよ
うに、換言すれば、後に排気が開始される気筒２Ｃ１２
ｄ１２ｂ、２ａの排気開始直後に発生した圧力波が、先
に排気が開始される気筒２ａ、２ｃ、２ｄ、２ｂの排気
弁に到達する前に、先に排気が開始される気筒２ａ、２
Ｃ１２ｄ、２ｂの排気行程が終了するように、集合排気
通路７１．７２の長さβが設定されている。そして、こ
のように集合排気通路７１．７２　の長さβを設定する
ことにより、本実施例にかかる排気装置１１においては
、燃焼ガスの高圧と過給加圧吸気とを利用して排気の掃
気効率の向上を図るために、排気順序が連続する二つの
気筒２ａと２ｃ、２ｃと２ｄ１２ｄと２ｂ。

２ｂと２ａの、排気行程のオーバーラツプ時間を長くし
たことの効果を、エンジン回転数Ｎ以上のエンジン運転
領域において充分に得ることができる。

第３図は、本発明の、他の実施例にかかる排気装置を備
えた、■型６気筒エンジンの構成を示す概略平面図であ
る。第３図において、２１は、■型に配置された第１〜
第６の六つの気筒２２ａ〜２２ｆを有する■型６気筒エ
ンジンであって、これら６気筒２２ａ〜２２ｆの点火順
序は、気筒番号どおりに第１気筒２２ａ〜第６気筒２２
ｆの順序に設定されている。上記穴つの気筒２２ａ〜２
２ｆは、点火順序の連続しない（排気順序が連続しない
）三つづつの気筒グループに分けられ、第１、第３及び
第５気筒２ａ、２ｃ、２ｅの三つの気筒が一方のバンク
２１ａに、第２、第４及び第６気筒２２ｂ、２２ｄ、２
２ｆの三つの気筒が他方のバンク２１ｂにそれぞれ設け
られている。

上記各気筒２２ａ〜２２ｆはそれぞれ排気ポート２３ａ
〜２３ｆを備え、排気ポート２２ａ１２２ｃ、２２ｅは
集合排気通路２４１　に、排気ボート２２ｂ、２２ｄ、
２２ｆは集合排気通路２４２に接続されている。集合排
気通路２４．は各排気ポート２２ａ、２２ｃ、２２ｅか
ら延びる独立排気通路２５　ａ、　２５　ｃ、　２５　
ｅと、これら独立排気通路の下流端が接続する連通路２
６１　とから成り、集合排気通路２４２は、各排気ポー
ト２２ｂ、２２ｄ、２２ｆから延びる独立排気通路２５
ｂ、２５ｄ、２５ｆと、これら独立排気通路の下流端が
接続する連通路２６２とから成る。ま冊 １ま た、連通路２６１　と２６２の下流端は、排気管２７に
接続されている。そして、集合排気通路２４１．２４２
と排気管２７とによって、本実施例にかかる排気装置２
８が構成されている。

本実施例にかかる排気装置２８にあっても、燃焼ガスの
高圧と過給加圧吸気とを利用して、排気の掃気効率を向
上すべく、燃焼行程においてピストンが下死点に達する
前に排気を開始し、且つ排気行程においてピストンが上
死点を通過した後に排気を終了するように各気筒２２ａ
〜２２ｆの排気弁が開閉制御されている。すなわち、排
気順序が連続する第１気筒２２ａと第２気筒２２ｂの、
排気行程の相関関係を示す第４図から分かるように、エ
ンジン２１にあっては、排気順序が連続する二つの気筒
、２２ａと２２ｂ、２２ｂと２２ｃ、２２Ｃと２２ｄ、
２２ｄと２２ｅ、２２ｅと２２ｆ、２２ｆと２２ａの排
気行程が、それぞれ長時間にわたってオーバーラツプす
るように各気筒２２ａ〜２２ｆの排気弁が開閉制御され
ている。

そしてオーバーラツプ時間を長く設定したことにより、
排気順序の連続する気筒間で、排気の干渉が生ずること
を防止するために、集合排気通路２４１．２４２の長さ
β′（何れかの独立排気通路の長さと該独立排気通路が
接続する連通路の長さの和）は、以下の式を満足するよ
うに設定されている。

■、。＋θ、。＋６０　　ｘ’６０　　＜　　　２Ａ’
３６０　　　　　　　Ｎ　　　　　ａ すなわち、本実施例に係る排気装置２８にあっても、第
１の実施例と同様に、エンジン回転数Ｎ以上のエンジン
運転領域において、排気順序が連続する二つの気筒、２
２ａと２２ｂ、２２ｂと２２ｃ、２２ｃと２２ｄ、２２
ｄと２２ｅ、２２ｅと２２ｆ、２２ｆと２２ａのうちの
、後に排気が開始される気筒２２ｂ、２２Ｃ，２２ｄ、
２２ｅ、２２ｆ、２２ａの排気直後に発生した圧力波が
、先に排気が開始される気筒２２ａ、２２ｂ、２２Ｃ，
２２ｄ、２２ｅ、２２ｆの排気弁に到達する前に、先に
排気が開始される気筒２２ａ、２２ｂ、２２Ｃ，２２ｄ
、２２ｅ、２２ｆの排気行程が終了するように、集合排
気通路２４２４２の長さβ′が設定されている。そして
、このように集合排気通路２４．．２４２の長さβ′が
設定されているので、燃焼ガスの高圧と過給加圧吸気と
を利用して排気の掃気効率の向上を図るために、排気順
序が連続する二つの気筒２２ａと２２ｂ、２２ｂと２２
ｃ、２２ｃと２２ｄ、２２ｄと２２ｅ、２２ｅと２２ｆ
、２２ｆと２２ａの排気行程のオーバーラツプ時間を長
くしたことの効果が、エンジン回転数Ｎ以上のエンジン
運転領域において充分に得られている。尚、前記式にお
いて、左辺第１項のｒ＋６０Ｊは、第４図に示すごとく
、４サイクル６気筒エンジンでは、排気順序が連続する
二つの気筒のうちの、後に排気が開始される気筒の燃焼
行程に於けるピストンの下死点と、先に排気が開始され
る気筒の排気行程におけるピストンの上死点の間には、
６０度のクランク角の位相差があることによるものであ
る。

尚、上記の実施例に係る排気装置に、排気ガス浄化用の
触媒を設置する場合には、一般に触媒は高温下で高い浄
化作用を発揮することに鑑み、各集合排気通路毎に設置
するのが好ましい。しかし、コスト低減等のために、単
一の触媒で排気ガスの浄化を行いたい場合には、第５図
に示すように、集合排気通路２４．．２４２の中流域に
、集合排気通路の合流部２９を設け、該合流部に触媒Ｓ
を設置すると共に、該合流部２９に仕切り板３０を設け
て、各集合排気通路２４．，２４２内の排気ガスが圧力
交換をしないようにしておけば、集合排気通路２４．　
　２４２の有効長を確保することができる。

以上、４気筒および６気筒のエンジンに設置された、本
発明の実施例にかかる排気装置について説明したが、他
の気筒数のエンジンの場合でも、上記と同様に集合排気
通路の長さを設定することにより、排気効率の向上が図
られる。例えば、５気筒エンジンにおいていは、集合排
気通路の長さβ″を、以下の式を満足するように設定す
ることにより、エンジン回転数Ｎ以上のエンジン運転領
域において、排気が連続する気筒同士の排気干渉を防止
しつつ、連続する排気行程のオーバーラツプ時間を大き
くして、燃焼ガスの高圧と過給加圧吸気とを利用した排
気の掃気効率の向上を図ることができる。

Ｏｉｏ十〇Ｅｃ＋３６　　Ｘ　　６０　　＜　　　２１
１　”３６０　　　　　　　　Ｎ　　　　　ａ尚、以上
において、所定のエンジン回転数Ｎとしては、過給圧が
充分に上昇して、過給加圧吸気による掃気効果が見込ま
れる、１５００ｒｐｍ程度をとるのが好ましい。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は、
上記実施例に限定されるものではなく、例えば、全ての
気筒が長い独立排気通路を有し、該独立排気通路の下流
端が一本の排気管に合流しており、該独立排気通路が、
各々前述の実施例と同様にその長さが設定されている排
気装置等、本発明の範囲内で種々改変が可能であること
は、言うまでもない。

（発明の効果） 本発明により、掃気効果の向上を図るために、排気順序
が連続する二つの気筒の、排気行程のオーバーラツプ時
間を大きくした、エンジンの排気装置において、掃気効
果の向上を充分に達成することができる、エンジンの排
気装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る排気装置を備えた直列
４気筒エンジンの構成を示す概略平面図である。 第２図は、第１図の直列４気筒エンジンにおいて、排気
順序が連続する二つの気筒の、排気行程の相関関係を示
す図である。 第３図は、本発明の他の実施例に係る排気装置を備えた
■型６気筒エンジンの構成を示す概略平面図である。 第４図は、第３図の■型６気筒エンジンにおいて、排気
順序が連続する二つの気筒の、排気行程の相関関係を示
す図である。 第５図は、第３図の排気装置において、排気ガスの浄化
を単一の触媒でおこなえるようにした、変形例を示す部
分構成図である。 １・・・直列４気筒エンジン、 ２ａ〜２ｄ・・・・気筒、 ６ａ〜６ｄ・・・排気ポート、 ７．７２　　・・・集合排気通路、 β・・・集合排気通路長さ、 ２１・・・■型６気筒エンジン、 ２２ａ〜２２ｆ・・・気筒、 ２３ａ〜２３ｆ・・・排気ポート、 ２４、　　２４２　・・・集合排気通路、ｆ′・・・集
合排気通路長さ。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 排気順序が連続する、少なくとも二つの気筒の排気通路
   を集合して成る、多気筒エンジンの排気装置において、
   排気通路集合部までの排気通路の長さｌが、排気順序が
   連続する二つの気筒のうち、後に排気を開始する気筒の
   排気開始から、先に排気を開始する気筒の排気終了まで
   の、排気行程のオーバーラップ時間が、２ｌ／ａ（ａは
   音速）未満となるように設定されて成ることを特徴とす
   る、多気筒エンジンの排気装置。